Analisis Penapis Kering: Bilakah Ia Berfungsi, Prosedur dan Kesilapan Biasa

Analisis penapis kering merupakan salah satu cara paling mudah untuk mengukur taburan saiz zarah serbuk kering atau bahan berbutir. Sampel diletakkan di atas timbunan penapis ujian, penapis digoncang, dan bahan yang tertahan pada setiap skrin ditimbang.

Prinsipnya mudah. ​​Persoalan yang lebih penting ialah sama ada bahan tersebut sebenarnya boleh terpisah dengan betul dalam keadaan kering.

Sampel berbutir yang kering dan mengalir bebas boleh memberikan taburan saiz yang jelas dan boleh diulang. Serbuk halus yang membentuk aglomerat, melekat pada jaringan atau menutup bukaan boleh menghasilkan hasil yang sangat berbeza, walaupun saiz penapis yang sama digunakan.

Atas sebab ini, analisis penapis kering yang berguna bermula sebelum penggoncang penapis dihidupkan. Anda perlu memutuskan sama ada penapisan kering adalah kaedah ujian yang tepat untuk bahan tersebut.

Apakah yang Sebenarnya Diukur oleh Analisis Penapis Kering?

Analisis penapis kering mengasingkan sampel kepada pecahan bersaiz zarah mengikut sama ada zarah melalui atau kekal pada bukaan penapis yang diketahui.

Susunan biasa meletakkan bukaan terbesar di bahagian atas dan bukaan yang semakin kecil di bawahnya, dengan dulang pengumpul di bahagian bawah. Semasa ujian, zarah bergerak merentasi permukaan jaring. Zarah yang lebih kecil melalui bukaan yang sesuai, manakala zarah yang lebih besar kekal pada penapis yang sepadan.

Selepas diayak, bahan yang tertahan ditimbang. Nilai-nilai ini kemudiannya boleh dinyatakan sebagai peratusan yang tertahan, peratusan kumulatif yang tertahan dan peratusan lulus.

Hasilnya bukan sekadar satu nombor saiz zarah. Ia menunjukkan bagaimana sampel diagihkan merentasi satu siri julat saiz penapis.

Ini menjadikan penapisan kering berguna untuk kerja rutin seperti pemeriksaan bahan masuk, perbandingan kelompok pengeluaran, menyemak keputusan pengisaran atau penghancuran dan mengesahkan sama ada bahan kekal dalam julat saiz zarah yang ditentukan.

Tetapi hasilnya hanya mewakili bahan dengan betul jika zarah individu dapat terpisah semasa ujian.

Bilakah Analisis Penapis Kering Kaedah yang Betul?

Penapisan kering berfungsi paling baik apabila sampel cukup kering untuk mengalir dan zarah boleh bergerak secara bebas merentasi permukaan penapis.

Itu tidak bermakna setiap serbuk yang kelihatan kering secara automatik sesuai.

Zarah-zarah halus mungkin membawa kelembapan yang mencukupi untuk melekat bersama. Serbuk yang sangat ringan boleh bertindak berbeza daripada granul yang padat. Sesetengah bahan membentuk gumpalan lembut semasa penyimpanan, manakala yang lain melekat pada dawai penapis atau menjadi sukar untuk dialihkan kerana kesan elektrostatik.

Sebelum menguji, lihat bagaimana sampel bertindak dan bukan hanya pada nama bahannya.

Soalan praktikalnya mudah: adakah anda mengukur zarah individu, atau adakah anda mengukur cara zarah-zarah tersebut melekat bersama semasa ujian?

Perbezaan itu paling penting dengan serbuk halus.

Cara Melakukan Analisis Penapis Kering

Tiada berat sampel, masa penggoncangan atau suhu pengeringan sejagat yang terpakai untuk setiap bahan.

Serbuk logam, agregat, serbuk kimia dan bahan farmaseutikal masing-masing boleh dikawal melalui prosedur ujian yang berbeza. Oleh itu, piawaian, spesifikasi pelanggan atau kaedah kawalan kualiti dalaman yang berkenaan harus diutamakan.

Berikut ialah aliran kerja umum dan bukannya pengganti untuk piawaian khusus bahan.

1. Dapatkan Sampel Perwakilan

Bahagian ujian mesti mewakili bahan pukal.

Serbuk dan granul boleh terpisah semasa pengisian, pengangkutan dan penyimpanan. Zarah kasar mungkin tertumpu di satu kawasan manakala zarah halus terkumpul di tempat lain. Oleh itu, mengambil sudu yang mudah dari bahagian atas bekas boleh menghasilkan ujian penapis yang baik untuk sampel yang tidak baik.

Gunakan kaedah persampelan dan pengurangan sampel yang sesuai jika perlu.

Bahagian proses ini mudah dipandang remeh. Imbangan yang tepat dan penapis ujian yang dikalibrasi tidak dapat membetulkan sampel yang tidak mewakili.

2. Periksa Keadaan Sampel

Sebelum memilih susunan penapis, periksa bahannya.

Cari:

• kelembapan yang boleh dilihat;
• ketulan atau gumpalan;
• zarah-zarah yang menyaluti satu sama lain;
• aliran yang lemah;
• lekatan statik;
• bahan asing;
• perubahan ketara yang berlaku semasa penyimpanan.

Jika penyediaan sampel diperlukan, ikuti prosedur ujian yang berkenaan. Jangan keringkan setiap bahan dalam ketuhar secara automatik pada suhu yang sama atau pecahkan setiap aglomerat dengan tangan. Mana-mana tindakan boleh mengubah bahan yang ingin anda ukur.

3. Pilih Bukaan Penapis

Pilih saiz penapis yang merangkumi julat dan spesifikasi zarah yang sebenarnya perlu anda nilaikan.

Susun bukaan terbesar di bahagian atas, diikuti dengan ayak yang semakin kecil dan dulang pengumpul.

Menggunakan lebih banyak penapis tidak secara automatik menghasilkan ujian yang lebih baik. Siri penapis harus membahagikan bahan kepada pecahan yang berguna.

Jika spesifikasi hanya berkaitan dengan beberapa saiz potongan kritikal, bukaan tersebut memerlukan lebih banyak perhatian daripada membina timbunan besar yang tidak perlu.

4. Catatkan Jisim Sampel Awal

Timbang bahagian ujian dan catatkan nilainya sebelum diayak.

Ini memberikan jisim rujukan yang digunakan kemudian untuk mengira peratusan yang dikekalkan dan untuk memeriksa sama ada bahan yang ketara telah hilang semasa pengendalian atau pengujian.

Sampel juga perlu dipasang dengan betul pada penapis yang dipilih.

Terlalu banyak bahan boleh mewujudkan lapisan yang dalam di atas jaringan. Zarah-zarah di bawah permukaan kemudiannya mempunyai lebih sedikit peluang untuk mencapai bukaan, yang mungkin memperlahankan pemisahan dan menjadikan pecahan yang tertahan kelihatan lebih besar daripada yang sepatutnya.

5. Muatkan dan Kekalkan Susunan Ayak

Letakkan sampel pada penapis atas tanpa menumpahkan bahan di sekeliling bingkai. Pasang penutup dan pasangkan keseluruhan timbunan mengikut prosedur pengendalian penggoncang penapis.

Sebelum memulakan, periksa penapis untuk kerosakan yang kelihatan, jaringan longgar atau bukaan yang tersumbat.

Saiz penapis nominal hanya berguna apabila penapis itu sendiri kekal dalam keadaan yang sesuai.

6. Jalankan Ujian Di Bawah Keadaan Terkawal

Gunakan gerakan ayak yang dinyatakan oleh kaedah ujian anda.

Bagi kerja kawalan kualiti rutin, mengekalkan keadaan operasi yang konsisten selalunya lebih berguna daripada mengubah masa gegaran berulang kali dalam usaha untuk memaksa lebih banyak bahan melalui skrin.

Tempoh ujian yang diperlukan bergantung pada bahan, bukaan ayak, pemuatan sampel, peralatan dan piawaian yang berkenaan.

Lebih lama tidak selalunya lebih baik.

Jika sesuatu bahan rapuh, tindakan mekanikal yang berlebihan boleh memecahkan zarah semasa ujian. Dalam kes itu, taburan saiz zarah pada akhir ujian mungkin tidak lagi mewakili sampel asal.

7. Timbang Setiap Pecahan dan Periksa Neraca Jisim

Selepas ujian, tanggalkan ayak dengan berhati-hati dan timbang bahan yang tertahan pada setiap ayak dan di dalam dulang pengumpul.

Bandingkan jumlah bahan yang diperoleh semula dengan jisim sampel awal.

Perbezaan yang tidak dijangka harus disiasat dan bukannya diabaikan. Bahan mungkin terlepas, kekal melekat pada peralatan, hilang semasa pemindahan atau ditimbang secara salah.

Untuk kerja-kerja QC formal, ikuti keperluan penerimaan yang ditakrifkan oleh prosedur yang berkenaan.

Mengapakah Analisis Penapis Kering Boleh Memberikan Keputusan yang Mengelirukan?

Apabila ujian ayak kering memberikan hasil yang tidak dijangka, bukaan ayak tidak selalunya menjadi masalah.

Dalam praktiknya, perkara pertama yang perlu diperiksa ialah bagaimana bahan tersebut berkelakuan semasa ujian.

Aglomerasi Boleh Menjadikan Bahan Kelihatan Lebih Kasar

Katakan beberapa zarah halus membentuk satu gugusan longgar.

Gugusan mungkin kekal pada penapis yang agak besar walaupun zarah individu boleh melaluinya. Taburan yang dilaporkan kemudiannya beralih ke arah sisi kasar.

Inilah salah satu sebab penapisan kering boleh menjadi tidak boleh dipercayai untuk sesetengah serbuk halus yang padu.

Kelembapan Boleh Mengubah Pergerakan Zarah

Walaupun sedikit kelembapan boleh meningkatkan lekatan dalam serbuk tertentu.

Zarah-zarah mungkin melekat antara satu sama lain, melekat pada jaringan atau terkumpul di sekitar bukaan. Ujian kemudiannya mengukur gabungan saiz zarah dan keadaan bahan.

Jika satu kelompok mengalir dengan bebas dan satu lagi tiba dalam keadaan lembap, perbandingan secara langsung antara dua keputusan tanpa mempertimbangkan keadaan sampel mungkin mengelirukan.

Beban Terlalu Banyak pada Ayak Mengehadkan Akses ke Mesh

Lapisan bahan yang tebal menghalang semua zarah daripada sampai ke permukaan skrin dengan cekap.

Ini boleh menjadi sangat penting pada penapis yang lebih halus, di mana kadar laluan sudah lebih rendah.

Menambah lebih banyak sampel mungkin terasa seperti cara untuk menjadikan ujian lebih representatif, tetapi penapis yang terlebih muatan boleh mewujudkan satu lagi sumber ralat. Pensampelan perwakilan dan pemuatan penapis yang sesuai adalah dua keperluan yang berasingan.

Pembutaan Jaring Mengurangkan Kawasan Terbuka yang Berkesan

Zarah-zarah yang hampir dengan saiz bukaan mungkin tersangkut di dalam jaringan. Bahan yang melekit atau padu juga boleh menutup bukaan.

Sebaik sahaja ini berlaku, kawasan saringan yang boleh digunakan menjadi lebih kecil.

Penapis mungkin masih dilabel dengan bukaan nominal yang betul, tetapi bahan tersebut tidak lagi melihat kawasan terbuka penuh yang tersedia pada permulaan ujian.

Statik Boleh Menahan Serbuk Halus pada Penapis

Dengan beberapa serbuk kering dan ringan, zarah mungkin berpaut pada jaringan, bingkai atau zarah lain dan bukannya bergerak bebas.

Jangan menganggap bahawa meningkatkan masa penggoncangan akan menyelesaikan keadaan ini secara automatik.

Persoalan pertama ialah sama ada serbuk itu boleh dianalisis dengan andal dengan kaedah kering yang dipilih.

Keadaan Ujian Tidak Konsisten

Mengubah kuantiti sampel, masa penggoncangan, susunan ayak atau kaedah penyediaan antara ujian menjadikan perbandingan kelompok ke kelompok lebih sukar.

Ini amat penting dalam QC rutin.

Prosedur menjadi berguna apabila keadaan operasi ditakrifkan dan boleh diulang—bukan apabila setiap operator melaraskan ujian sehingga keputusan "kelihatan betul".

Perlukan Bantuan Dengan Keadaan Penapis Kering Anda?

Jika anda tidak pasti sama ada masalah itu berpunca daripada jaringan, keadaan sampel atau bahan itu sendiri, hantarkan kepada Sanyuantang nama bahan, anggaran julat saiz zarah, bukaan penapis yang diperlukan, jumlah sampel dan penerangan masalah tersebut.

Untuk serbuk yang sukar, maklumat tentang kelembapan, aglomerasi, kelakuan statik dan kaedah ujian semasa anda juga berguna. Pasukan kami boleh menyemak aplikasi sebelum membincangkan konfigurasi penapis ujian atau penggoncang.

Analisis Penapis Kering vs. Analisis Penapis Basah

Penapisan basah tidak boleh dianggap sebagai langkah automatik seterusnya apabila ujian kering perlahan.

Sebab untuk mengubah kaedah haruslah datang daripada tingkah laku bahan dan keperluan ujian yang berkenaan.

Penapisan kering biasanya digunakan apabila zarah boleh dipisahkan secara mekanikal tanpa cecair. Penapisan basah boleh dipertimbangkan apabila zarah halus kekal melekat pada zarah yang lebih besar atau terus menggumpal dalam keadaan kering dan kaedah ujian yang ditentukan membenarkan pemisahan berbantukan cecair.

Cecair itu sendiri menimbulkan persoalan lain: adakah ia serasi dengan sampel?

Sesuatu bahan mungkin larut, mengembang, bertindak balas atau berubah apabila terdedah kepada cecair tertentu. Dalam kes tersebut, mencuci sampel melalui penapis tidak semestinya memberikan hasil yang lebih bermakna.

Tiada nombor saiz zarah tunggal yang mana setiap bahan mesti beralih daripada analisis kering kepada analisis basah.

Bahan, julat ukuran yang diperlukan dan piawaian ujian adalah penting bersama.

Piawaian Apakah yang Digunakan untuk Analisis Penapis Kering?

Ini adalah bidang di mana piawaian yang berbeza sering dicampuradukkan.

ASTM E11 menetapkan keperluan teknikal untuk kain penapis ujian dawai tenunan dan penapis ujian. ISO 3310-1 juga menetapkan keperluan teknikal dan kaedah ujian untuk penapis ujian yang diperbuat daripada kain dawai logam.

Piawaian ini membantu menentukan peralatan pengukur.

Ia bukanlah satu prosedur analisis penapis kering universal untuk setiap serbuk atau bahan berbutir.

Sesuatu bahan mungkin mempunyai piawaian ujiannya sendiri. ASTM B214, sebagai contoh, merangkumi analisis penapis kering serbuk logam di bawah keadaan yang ditetapkan. Agregat dan bahan lain menggunakan kaedah yang berbeza.

Sebelum menetapkan prosedur QC, sahkan:

• piawaian yang terpakai pada bahan tersebut;
• bagaimana sampel perlu disediakan;
• bukaan ayak yang mana diperlukan;
• kuantiti sampel yang dibenarkan;
• syarat ujian yang dinyatakan;
• bagaimana keputusan tersebut perlu dilaporkan.

Elakkan daripada mengambil prosedur yang ditulis untuk satu bahan dan menganggapnya sebagai peraturan umum untuk bahan yang lain.

Bagaimanakah Keputusan Analisis Penapis Kering Dikira?

Sebaik sahaja jisim yang tertahan pada setiap penapis diketahui, pengiraan asas adalah mudah.

Peratusan Dikekalkan

Peratusan Tertahan = (Jisim Tertahan pada Penapis ÷ Jisim Sampel Awal) × 100

Peratusan Kumulatif Dikekalkan

Tambahkan peratusan yang tertahan pada penapis tersebut kepada peratusan yang tertahan pada semua penapis yang lebih besar di atasnya.

Peratusan Lulus

Peratusan Lulus = 100 − Peratusan Kumulatif Terkekal

Jika anda memerlukan contoh pengiraan lengkap dengan jadual berbilang ayak, lihat Analisis Ayak kami: Panduan Praktikal untuk Pengujian Saiz Zarah.

Adakah Anda Memerlukan Pengocok Penapis Mekanikal?

Untuk ujian sekali-sekala, ayakan manual mungkin dibenarkan oleh beberapa prosedur. Untuk QC rutin, penggoncang ayak mekanikal membantu menggunakan gerakan ujian yang lebih terkawal dan mengurangkan perbezaan yang disebabkan oleh pengendali menggoncang timbunan secara berbeza.

Pengocok Ayak Ujian Makmal Sanyuantang bertujuan untuk pengukuran taburan saiz zarah dalam aplikasi makmal dan pemeriksaan kualiti menggunakan ayak ujian bertindan.

Peralatan masih perlu dipilih berdasarkan kaedah ujian.

Penggoncang mekanikal tidak boleh membetulkan:

• sampel yang tidak mewakili;
• kaedah penapisan kering yang tidak sesuai;
• aglomerasi yang berlebihan;
• pemilihan penapis yang salah;
• penapis yang terlebih muatan;
• jaring yang rosak.

Inilah sebabnya kami biasanya bertanya tentang bahan dan sasaran ujian sebelum membincangkan mesin itu sendiri.

Daripada Analisis Penapis Kering kepada Penyaringan Industri

Keputusan penapis makmal boleh berguna apabila merancang penyaringan pengeluaran, tetapi kedua-dua proses tersebut tidak boleh dikelirukan.

Analisis penapis kering memberitahu anda bagaimana sampel kecil diagihkan merentasi bukaan penapis tertentu.

Skrin bergetar perindustrian mesti mengasingkan suapan pengeluaran secara berterusan.

Mengetahui bahawa sesuatu produk memerlukan potongan 500 μm, sebagai contoh, tidak memberitahu pengilang peralatan semua yang diperlukan untuk memilih mesin pengeluaran.

Pemilihan skrin perindustrian juga mungkin memerlukan:

• kapasiti yang diperlukan;
• ketumpatan pukal;
• taburan saiz zarah suapan;
• kelembapan;
• bentuk zarah;
• bilangan pecahan siap;
• tingkah laku aliran bahan;
• masalah penyekatan jejaring semasa.

Keputusan makmal memberikan kita maklumat saiz zarah yang berharga. Mesin pengeluaran masih perlu mengendalikan aliran bahan sebenar.

Hantar Keperluan Pengujian Saiz Zarah Anda

Jika anda sedang menyediakan prosedur analisis penapis kering baharu atau membandingkan pilihan penggoncang penapis makmal , sediakan maklumat berikut:

• nama bahan;
• anggaran saiz zarah suapan;
• bukaan atau jaring penapis yang diperlukan;
• jumlah sampel;
• bilangan pecahan saiz;
• kelembapan atau keadaan bahan;
• piawaian ASTM, ISO atau ujian dalaman yang berkenaan, jika diketahui;
• masalah ujian semasa;
• foto atau video jika ada.

Bagi bahan yang sukar, sampel boleh menjadi lebih berguna daripada memilih peralatan daripada katalog sahaja. Sanyuantang menawarkan pilihan ujian bahan untuk aplikasi penyaringan dan boleh menyemak tingkah laku bahan sebelum konfigurasi dimuktamadkan.

Soalan Lazim

Bolehkah analisis ayak kering digunakan untuk serbuk halus?

Ya, tetapi saiz zarah sahaja tidak menentukan kesesuaian. Serbuk halus yang kekal kering dan terpisah secara bebas boleh diuji dengan menapis, manakala serbuk kohesif, penggumpalan atau sensitif statik boleh memberikan hasil yang mengelirukan. Julat ujian yang berguna harus ditentukan daripada tingkah laku bahan dan kaedah ujian yang berkenaan.

Berapa lamakah analisis penapis kering perlu dijalankan?

Tiada masa penapisan sejagat untuk setiap bahan. Tempoh ujian bergantung pada sampel, saiz zarah, bukaan penapis, pemuatan, penggoncang dan piawaian yang berkenaan. Untuk QC rutin, gunakan kaedah yang ditentukan dan pastikan keadaan konsisten dan bukannya hanya melanjutkan ujian sehingga lebih banyak zarah lulus.

Apakah perbezaan antara analisis penapis kering dan basah?

Penapisan kering bergantung pada pergerakan mekanikal untuk memisahkan zarah melalui bukaan penapis ujian. Penapisan basah menggunakan cecair yang serasi untuk membantu pemisahan di tempat yang dibenarkan, terutamanya apabila zarah halus kekal terkumpul atau melekat semasa ujian kering. Kaedah yang betul bergantung pada sampel dan prosedur ujian yang berkenaan.

Adakah ASTM E11 menyatakan prosedur analisis penapis kering yang lengkap?

Tidak. ASTM E11 terutamanya mentakrifkan keperluan untuk kain penapis ujian dawai tenunan dan penapis ujian. Prosedur ujian lengkap mungkin datang daripada piawaian khusus bahan lain. Serbuk logam, agregat, tanah dan bahan lain tidak boleh diuji secara automatik menggunakan penyediaan, jisim sampel atau keadaan penapisan yang sama.

Mengapakah hasil penapis kering saya kelihatan lebih kasar daripada yang dijangkakan?

Periksa sampel sebelum menganggap penapis salah. Aglomerasi, kelembapan, zarah halus yang menyaluti zarah yang lebih besar, pembutaan jaringan dan beban yang berlebihan semuanya boleh menghalang zarah yang lebih kecil daripada melaluinya dengan cekap. Penapis yang rosak dan keadaan ujian yang tidak konsisten juga harus disiasat.

Bolehkah data analisis penapis kering digunakan untuk memilih skrin bergetar industri?

Ia boleh memberikan maklumat taburan saiz zarah dan saiz potongan sasaran yang berguna, tetapi ia tidak mencukupi dengan sendirinya. Pemilihan mesin industri juga bergantung pada kapasiti, ketumpatan pukal, kelembapan, bentuk zarah, taburan suapan, bilangan pecahan dan tingkah laku penyaringan sebenar bahan pengeluaran.

Kesimpulan

Analisis penapis kering berfungsi dengan baik apabila sampel boleh terpisah dengan bebas dan keadaan ujian sepadan dengan bahan dan prosedur yang berkenaan. Jika aglomerasi, lekatan, kelembapan atau pembutaan jaringan yang berterusan mula mengawal keputusan, hanya meningkatkan masa penggoncangan bukanlah penyelesaian yang boleh dipercayai.

Periksa bahan terlebih dahulu, kemudian kaedah, keadaan penapis dan tetapan ujian.

Jika anda tidak pasti sama ada ayakan kering sesuai untuk serbuk anda, Sanyuantang boleh menyemak bahan anda, saiz ayak sasaran dan keperluan ujian sebelum mengesyorkan konfigurasi penggoncang ayak makmal atau ujian bahan.